[发明专利]一种水平分支多井组对接井及其施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及地质矿产开采技术领域，尤其涉及一种水平分支多井组对接井及其施工方法，该种水平分支多井组对接井适用于可溶性固体矿产、煤层气、稠油蒸汽辅助重力开采和页岩气开采，特别适用于盐矿和天然碱矿的开采。

背景技术

地质矿产包括天然气、煤成气、煤层气、煤矿瓦斯等气体矿产，石油、地下水等液体矿产，煤、金属等固体矿产。适用于开采这些地质矿产的井型有多种多样，其中水平对接井应用比较普遍。

目前，水平对接井通常采用如图1所示的一口水平井3A对接一口垂直井2A的结构。水平对接井是指目标矿层8井斜角达到或接近90°，井身沿水平方向或者目标矿层8钻进一定长度与垂直井2A在目标矿层8对接的井，从地面1开孔，先钻进水平井3A的垂直段3A1，再从造斜点B开始以预先设计的造斜半径R钻进造斜段3A2，钻遇见矿点P后，沿目标矿层8钻进一定长度的水平段6A，与垂直井2A的目标靶点T对接连通，其中，本领域技术人员均清楚，在钻进垂直井2A后要下入表层套管9A和技术套管10A，在钻进垂直段3A1后要下入表层套管，在钻进造斜段3A2后要下入技术套管。相对于垂直井2A来说，水平对接井可以极大地增大矿层裸露面积，提高矿产产量。目前通常采用随钻测量的方法实现水平井与垂直井的对接，该种方法具有相对较大的测量误差，这也是目前通常采用单一的一对一的钻井结构的主要原因。

水平对接井采用单一的一对一的钻井结构，存在以下主要缺陷：1）水平井的造斜段与矿层接触部位在经过长时间开采后，容易堆积岩屑和上部岩层垮塌，从而堵塞通道造成整个井组报废；2）水平井工程造价为垂直井的2～3倍，采用传统水平对接井大规模开采矿区，提高了工程造价；3）采用传统水平对接井大规模开采矿区时，每口水平井均要施工垂直段和造斜段来完成水平采矿通道对接，提高了工程工作量和延长了工期。

发明内容

本发明的一个目的是针对单一的一对一的钻井结构存在的技术缺陷，提供一种水平分支多井组对接井，该种钻井分布形式能够增加矿层裸露面积、提高采矿效率、降低钻井成本、减少工期和降低采矿风险。

本发明采用的技术方案为：一种水平分支多井组对接井，采用一口水平井对应至少两个垂直井组的分布结构，每个垂直井组包括至少两口垂直井；每个垂直井组的垂直井分别在各自底部的靶点处与所述水平井连通，构成与各垂直井组一一对应的水平采矿通道，其中，垂直井的底部的靶点位于目标矿层中。

其中，所述水平井在同一分支点与各垂直井组连通。

本发明的另一个目的是提供一种可形成上述水平分支多井组对接井的施工方法。

本发明采用的技术方案为：一种水平分支多井组对接井的施工方法，包括各垂直井的施工方法和水平井的施工方法，所述垂直井的施工方法为：

步骤1：钻进垂直井到目标矿层，为垂直井下入垂直井表层套管和垂直井技术套管并用油井水泥固井，所述垂直井为待与水平井连通的目标靶井；

步骤2：为垂直井安装井口装置，将中心管下入垂直井的底部进行建槽，以在垂直井的底部形成溶腔，所述溶腔的中心为目标靶井的靶点；

所述水平井的施工方法为：

步骤1：进行水平井垂直段的施工，首先采用大直径钻头常规回转钻进垂直段至设计深度，提钻并进行录井和测井，洗井后下入水平井表层套管并用油井水泥固井；再采用中直径钻头常规回转钻进垂直段至设计的造斜点；

步骤2：进行水平井造斜段的施工，提钻更换为造斜钻具组合，采用中直径钻头钻进造斜段，利用有线或者无线随钻测量仪连续监测和控制钻进轨迹，钻遇目标矿层达到见矿点后提钻并进行录井和测井，洗井后下入水平井技术套管并用油井水泥固井；

步骤3：进行水平井水平段的施工，采用小直径钻头先钻进与第一垂直井组连通的第一条水平采矿通道，再从第一条水平采矿通道上选取的分支点开始顺次钻进与其他垂直井组连通的水平采矿通道，使得水平段的施工包括见矿点和第一垂直井组的与见矿点临近的靶点间的对接，分支点和其他垂直井组的与分支点临近的靶点间的对接，以及同一垂直井组的相邻靶点间的对接，所述对接的起始点被称为起始靶点，终止点被称为终止靶点，所述起始靶点与终止靶点间的对接方法为：

采用小直径钻头从起始靶点开始钻进，在距离终止靶点的预定距离处，从水平井提钻，并在钻头后造斜钻具前加入磁信号发生装置，另外，打开终止靶点所在的垂直井的井口装置，用测井电缆下入探管至终止靶点处，利用旋转磁导向方法引导钻头连通终止靶点；之后，水平井提钻，取下磁信号发生装置，从终止靶点所在的垂直井中提出探管并关闭井口装置。